(57)【要約】【課題】単一のフィルタでありながらも、通孔の分布密度に粗密状態を容易に現出させることができ、従って偏在的な目詰まりや流体の圧力損失を生ずることなく低廉なコストで長寿命化を図り得るフィルタ構造を提供する。【解決手段】流体を通過させる第１流通孔２６と第２流通孔３０を有し、これら第１流通孔２６及び第２流通孔３０の間に連通多孔体を材質とするフィルタ材１４の収容部１８,２２を設けたハウジング１０,１２からなるフィルタ構造において、前記フィルタ材１４における流体流入側の外部端面の表面積を、流体流出側の外部端面の表面積より大きくなるよう設定し、前記フィルタ材１４を前記収容部１８,２２に圧入することで、該フィルタ材１４の流体流入側の通孔分布を疎とし、流体流出側の通孔分布を密となし得るよう構成した。【選択図】図１
2005046821.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を通過させる第１流通孔(26)と第２流通孔(30)を有し、これら第１流通孔(26)及び第２流通孔(30)の間に連通多孔体を材質とするフィルタ材(14)の収容部(18,22)を設けたハウジング(10,12)からなるフィルタ構造において、
前記フィルタ材(14)における流体流入側の外部端面の表面積を、流体流出側の外部端面の表面積より大きくなるよう設定し、
前記フィルタ材(14)を前記収容部(18,22)に圧入することで、該フィルタ材(14)の流体流入側の通孔分布を疎とし、流体流出側の通孔分布を密となし得るよう構成した
ことを特徴とするフィルタ構造。
【請求項２】
前記ハウジングは、前記フィルタ材(14)の一方の領域(16)を収容する第１収容部(18)が画成され、底部(24)に第１流通孔(26)を有する第１ハウジング(10)と、該フィルタ材(14)の他方の領域(20)を収容する第２収容部(22)が画成され、頂部(28)に第２流通孔(30)を有する第２ハウジング(12)とからなる請求項１記載のフィルタ構造。
【請求項３】
前記フィルタ材(14)の一方の領域(16)を第１ハウジング(10)に圧入し、他方の領域(20)を第２収容部(22)に圧入して両ハウジング(10,12)を被着することで、該フィルタ材(14)の流体流入側の通孔分布を疎とし、流体流出側の通孔分布を密となし得る請求項２記載のフィルタ構造。
【請求項４】
前記フィルタ材(14)における流体流入側の表面積を増大させる形状として、凹凸面(34)が採用される請求項１記載のフィルタ構造。
【請求項５】
前記フィルタ材(14)の一方の領域(16)の外部端面を平担面(32)に形成すると共に、該フィルタ材(14)の他方の領域(20)の外部端面を多数の凹凸面(34)として形成し、この凹凸面(34)を流体流入側に位置させるようにした請求項３記載のフィルタ構造。
【請求項６】
前記凹凸面(34)は、例えば先端に丸みを施した円錐台状の突起(36)を所要間隔で多数突設したプロファイル構造である請求項４記載のフィルタ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、単一のフィルタでありながらも、通孔の分布密度に粗密状態を容易に現出させることができ、偏在的な目詰まりを防止することで長寿命化を低廉なコストで達成し得るフィルタ構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車のエアクリーナには、図４に示すフィルタ構造が空気流路に介装されるようになっている。このフィルタ構造は、軸線を整列させて対向配置した第１ハウジング１０及び第２ハウジング１２と、両ハウジング１０,１２により挟持されるフィルタ材１４とから基本的に構成されている。前記フィルタ材１４は多数の連通気孔を有する連通多孔体、例えば発泡ウレタンを材質とするブロック体であって、該フィルタ材１４における一方の領域１６は前記第１ハウジング１０に画成した第１収容部１８に収容され、またフィルタ材１４の他方の領域２０は前記第２ハウジング１２に画成した第２収容部２２に収容されるようになっている。
【０００３】
前述したフィルタ構造では、例えば大気中の塵埃を含んだ空気が第２流通孔３０から第２ハウジング１２の内部へ流入し、前記フィルタ材１４を通過して塵埃の捕集がなされたる。そしてフィルタ材１４で浄化された空気は、第１ハウジング１０の第１流通孔２６からエンジン燃焼系へ供給される。なお、第１ハウジング１０の底部２４に第１流通孔２６が開設され、また第２ハウジング１２の頂部２８に第２流通孔３０が開設されている。図示例の底部２４及び頂部２８は相対的な概念であるから、これら底部と頂部を逆に言い替えてもよいことは勿論である。
【特許文献１】特開２００１−８１６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図４に示すフィルタ構造のフィルタ材１４は一層の連通多孔体として構成されるから、その通気孔の分布密度も略一様になっている。このため通気孔密度を高めて塵埃の捕集効力を増大させると、前記フィルタ材１４の空気流入領域２０で塵埃が偏在的に捕集され、目詰まりを早期に生じると共に、圧力損失を増大させてしまう欠点がある。すなわちフィルタ材１４の空気流出領域１６は未だ捕集余力があるにも拘らず、フィルタ交換を余儀なくされ、コストが嵩むと共に手数が掛かる等の難点が指摘される。逆に目詰まりが生じないよう通気孔密度を粗めに設定すると、捕集効率が低下してしまう。
【０００５】
そこで図５に示すように、通気孔の分布密度を異ならせた第１フィルタ材１４ａ及び第２フィルタ材１４ｂを貼合わせて複数層のフィルタ材１４としたタイプも実用化されている。例えば空気が流入する側の第１フィルタ材１４ａの通気孔密度を疎とし、空気が流出する側の第２フィルタ材１４ｂの通気孔密度を大きくすることで、空気中の塵埃は第１フィルタ材１４ａで粗く捕集された後に、第２フィルタ材１４ｂで更に捕集される。すなわち空気中の塵埃は、両フィルタ材において平均的に捕集されるので長寿命化が図られ、フィルタ交換の頻度を低減し得る利点がある。しかしこの場合は、異なる通気孔密度のフィルタ材を複数枚用意し、かつこれらフィルタ材を貼合わせる工程を必要とするので、製造コストが嵩む欠点がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を克服するために本発明に係るフィルタ構造は、流体を通過させる第１流通孔と第２流通孔を有し、これら第１流通孔及び第２流通孔の間に連通多孔体を材質とするフィルタ材の収容部を設けたハウジングからなるフィルタ構造において、前記フィルタ材における流体流入側の外部端面の表面積を、流体流出側の外部端面の表面積より大きくなるよう設定し、前記フィルタ材を前記収容部に圧入することで、該フィルタ材の流体流入側の通孔分布を疎とし、流体流出側の通孔分布を密となし得るよう構成したことを特徴とする。この場合に前記ハウジングは、前記フィルタ材の一方の領域を収容する第１収容部が画成され、底部に第１流通孔を有する第１ハウジングと、該フィルタ材の他方の領域を収容する第２収容部が画成され、頂部に第２流通孔を有する第２ハウジングとから構成するのが好ましい。このときは、前記フィルタ材の一方の領域を第１ハウジングに圧入し、他方の領域を第２収容部に圧入して両ハウジングを被着することで、該フィルタ材の流体流入側の通孔分布を疎とし、流体流出側の通孔分布を密とすることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るフィルタ構造によれば、単一のフィルタでありながらも、通孔の分布密度に粗密状態を容易に現出させることができ、従って偏在的な目詰まりや流体の圧力損失を生ずることなく低廉なコストで長寿命化を図り得る、という有益な効果が奏される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に、本発明に係るフィルタ構造につき、最良の実施形態を例示して、添付図面を参照しながら以下説明する。但し、図４に関して説明した部材と同一の部材については、同一の符号を付して詳細説明は省略する。なお、本発明のフィルタ構造としては、空気中の塵埃等を捕集するエアフィルタが好適例として挙げられるが、これに限定されるものではなく、空気以外に他の気体や液体等の各種流体から微小夾雑物を捕集する流体フィルタとして使用可能である。
【実施例】
【０００９】
図１は、本発明の好適な実施例に係るフィルタ構造を縦断面で示すものであって、該フィルタ構造には、図４で説明した第１ハウジング１０及び第２ハウジング１２と全く同じ構成のハウジングが使用される。すなわち第１ハウジング１０の内部には、前記フィルタ材１４の一方の領域１６を収容する第１収容部１８が画成され、また第２ハウジング１２の内部には該フィルタ材１４の他方の領域２０を収容する第２収容部２２が画成されている。前記フィルタ材１４も、先に説明した如く、例えば発泡ウレタンに代表される連通多孔体のブロックが使用される。
【００１０】
前記フィルタ材１４は、図１及び図２に示すように、該フィルタ材１４を第１ハウジング１０及び第２ハウジング１２の内部に収納した際に、塵埃等を捕集すべき空気が流入する側における外部端面の表面積を、浄化された空気が流出する側の外部端面の表面積より大きくなるよう設定してある。具体的には、前記フィルタ材１４における空気流入側の表面積を増大させる形状として、例えば凹凸面３４が採用される。例えば図２に示すフィルタ材１４は、その一方の領域１６における外部端面を平担面３２に形成すると共に、他方の領域２０における外部端面を多数の起伏に富む凹凸面３４に形成してある。そしてフィルタ材１４を両ハウジング１０,１２にセットした際に、前記凹凸面３４が空気流入側に位置するよう設定される。
【００１１】
前記凹凸面３４としては、図３に示す如く、例えば先端に丸みを施した円錐台状の突起３６を所要間隔で多数突設した所謂プロファイル構造が推奨される。すなわち凹凸面３４は、前記円錐台状突起３６からなる山部と、この円錐台状突起３６を倒立させた形状をなす谷部とを、フィルタ材１４の一方の外部端面に隣接的かつ反復的に展開させた形状をなしている。何れにしても、フィルタ材１４における一方の外部端面の表面積を増大させるためのものであれば、前記の如き円錐台状である必要はなく、山形や波形等の各種起伏形状を好適に採用し得るものである。
【００１２】
前記フィルタ材１４の外部寸法は、第１ハウジング１０の第１収容部１８及び第２ハウジング１２の第２収容部２２に圧縮状態で収容し得るように、両収容部の内部寸法より大きめに(例えば、１割増し程度)設定してある。更にフィルタ材１４の外部輪郭形状は、第１ハウジング１０及び第２ハウジング１２が中空円筒体をなす場合は円筒状のものが、また中空角筒体をなす場合は角筒状のものが夫々対応的に使用される。
【００１３】
(使用の実際について)
次に、実施例に係るフィルタ構造の使用の実際について説明する。先ず図２に示すように、発泡ウレタンのフィルタ材１４を、第１ハウジング１０へ圧入的に収容させ、その後、第２ハウジング１２を該第１ハウジング１０と対向的に被着させる。その際、フィルタ材１４の外部寸法は、第１ハウジング１０の第１収容部１８及び第２ハウジング１２の第２収容部２２の内部寸法より大きめに設定されているので、フィルタ材１４は側面より加圧され、収縮した状態で収容されることになる。
【００１４】
このフィルタ材１４を圧縮状態で両ハウジング１０,１２に収容することにより、図１に示すように該フィルタ材１４における流体流入側である表面積の大なる部分は、流体流出側の部位よりも圧縮状態は相対的に小さくなる。すなわちフィルタ材１４の平坦面３２を有する領域は、圧縮されることで通孔分布が密となる領域１６となる。またフィルタ材１４の他方の領域は、表面積を大きくするため凹凸面３４に成形してあるので、その凹凸面３４における圧縮による通孔分布の変化は小さく、従って密度の粗なる領域２０となし得るものである。
【００１５】
こうして、フィルタ材１４の流体流入側の通孔分布を粗とし流体流出側の通孔分布を密とすることで、従来のフィルタ構造に見られる偏在的な目詰まりや圧力損失を生ずることがなくなる。また単一のフィルタ材を使用するものであるので、製造コストや加工コストを低廉になし得る利点がある。
【００１６】
(実験例)
次に、本発明に係るフィルタ構造の粉塵の捕集効率及び圧力損失を評価するため、所要の粉塵を含有する空気の吸引実験を行った。実施例に示したプロファイル加工を施したフィルタ材(幅２５ｃｍ、厚み１５ｃｍ)と、体積が同じでプロファイル加工が施されていないフィルタ材(幅２５ｃｍ、厚み１０ｃｍ)とを比較した。表１は、夫々のフィルタ材について、濃度２.０ｇ／ｃｍ3の粉塵を含有する空気を６０Ｌ／ｍｉｎの速度で３０分間吸引した場合の結果を示したものである。この表１中の捕集効率を、以下の数１の式で示す。ちなみに両フィルタ材の厚みは、各フィルタ材の底部からの最大高さを云い、またプロファイル高さは、プロファイル加工が施された突起の谷部から山部までの高さを云う。ここでプロファイルの高さは１０ｃｍである。
【００１７】
【表１】
2005046821.tif 000003
【００１８】
【数１】
2005046821.tif 000004
【００１９】
表１によれば、プロファイル加工を施していないフィルタ材の圧力損失は試験前で７０Ｐａであったが、試験後は５００Ｐａまで上昇している。これは、フィルタ材の空気流入側に生ずる目詰まりの程度が大であったことに起因している。しかるに、プロファイル加工を施した本発明に使用されるフィルタ材の場合は、試験前の８０Ｐａから試験後の１２０Ｐａまでしか上昇しておらず、圧力損失が十分に抑制されていることが判る。これは、フィルタ材に生ずる目詰まりが偏在していないことによると思われる。
【００２０】
更にプロファイル加工を施したフィルタ材は、プロファイル加工を施していないフィルタ材に比べ粉塵の捕集量が多く、捕集効率においても優れた効果を示す結果となった。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明のフィルタ構造として、空気中の塵埃等を捕集して清浄化するためのエアフィルタを好適例として説明したが、これに限定されるものでない。例えば空気以外の気体や液体等の各種流体から微小夾雑物等を捕集する流体フィルタに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の好適な実施例に係るフィルタ構造の縦断面図である。
【図２】フィルタ構造にフィルタ材をセットする際の手順を概略的に示す説明図である。
【図３】フィルタ材の外部端面に形成した凹凸面の一例を示す斜視図である。
【図４】従来技術に係るフィルタ構造の概略構成を示す縦断面図である。
【図５】従来技術の別例に係るフィルタ構造の概略構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  第１ハウジング
１２  第２ハウジング
１４  フィルタ材
１６  一方の領域(フィルタ材の)
１８  第１収容部
２０  他方の領域(フィルタ材の)
２２  第２収容部
２４  底部
２６  第１流通孔
２８  頂部
３０  第２流通孔
３２  平担面
３４  凹凸面
３６  突起
【図１】
2005046821.tif 000005
【図２】
2005046821.tif 000006
【図３】
2005046821.tif 000007
【図４】
2005046821.tif 000008
【図５】
2005046821.tif 000009